2022年PLC十字路口红绿灯大学本科方案设计书.docx

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1、封面作者： PanHongliang仅供个人学习引言交通信号灯的显现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行才能，削减交通事故有明显成效；为了实现交通道路的治理，力求交通治理先进性、科学化；用可编程掌握器实现交通灯管制的掌握系统，以及该系统软、硬件设计方法，试验证明该系统实现简洁、经济，能够有效地疏导交通， 提高交通路口的通行才能；分析了现代城市交通掌握与治理问题的现状，结合交通的实际情形阐述了交通灯掌握系统的工作原理，给出了一种简洁有用的城 市交通灯掌握系统的 PLC 设计方案；可编程序掌握器在工业自动化中的位置极为重要，广泛的应用于各个行业；随着科技的进展，可编程掌握器的功能日

2、益 完善，加上小型化、价格低、牢靠性高，在现代工业中的作用更加突出；第一章交通信号掌握系统1 十字路口交通灯掌握实际情形南北主干道直行绿 27S直行绿闪 3S 左转绿 10S 左转绿闪 3S 黄 2S 红 45S东西人行道红 45S绿 27S 绿闪 3S 红 60S东西主干道红 45S 直行绿 27S 直行绿闪 3S 左转绿 10S 左转绿闪 3S 黄 2S南北人行道绿 27S 绿闪 3S 红 60S循环掌握方式交通灯变化次序表（单循环周期90 秒）1.1 南北向（列）和东西向（行）主干道均设有直行绿灯 27S，直行绿灯闪亮3S，左行绿灯 10S，左转绿闪 3S，黄灯 2S 和红灯 45S；当

3、南北主干道红灯点亮时，东西主干道应依次点亮直行绿灯，直行绿灯闪，左转绿灯，左转绿灯闪亮和黄灯；反之，当东西主干道红灯点亮时，南北主干道依次点亮直行绿灯，直行绿灯闪，左转绿灯，左转绿灯闪亮和黄灯；1.2 南北向和东西向人行道均设有通行绿灯和禁行红灯；南北人行道通行绿灯应在南北主干道直行绿灯点亮时点亮，当南北主干道直行绿灯闪亮时南北行人道绿灯也要对应闪亮，其它时间为红灯；东西人行道通行绿灯于东西主干道直行绿灯点亮时点亮，当东西主干道直行绿灯闪亮是东西行人道绿灯也要对应闪亮，其它时间为红灯；2 结合十字路口交通灯的路况模拟掌握试验在 PLC 交通灯模拟模块中，主干道东西南北每面都有 3 个掌握灯，分

4、别为：禁止通行灯（亮时为红色）预备禁止通行灯（亮时为黄色）直通灯（亮时为绿色）另外行人道东西南北每面都有 2 个掌握灯 ,分别为：禁止通行灯（亮时为红色）直通灯（亮时为绿色）结合十字路口交通灯实际情形设计交通灯模拟掌握系统如下： 当交通灯系统启动开关接通时，2.1 南北向（列）和东西向（行）主干道均设有绿灯10S，绿灯闪亮 2S（亮 0.1 灭 0.1）,黄灯 2S 和红灯 14S；当南北主干道红灯点亮时，东西住干道应依次点亮绿灯，绿灯闪亮，黄灯，反之，当东西主干道红灯点亮时，南北主 干道依次点亮绿灯，绿灯闪，黄灯；2.2 南北向和东西向行人道均设为通行绿灯和禁行红灯；南北人行道通行绿灯应在南

5、北主干道绿灯点亮时点亮，当南北主干道绿灯闪亮和黄灯点亮时南北行人道绿灯也要对应闪亮，其它时间为红灯；东西行人道通行绿灯于东西主干道绿灯点亮是点亮，当东西主干道绿灯闪亮和黄灯点亮时东西行人道绿灯也要对应闪亮，其它时间为红灯；2.3 除此之外另设两个功能脉冲，使用10 个开关；实现让盲人可以便利通过十字路口和手动掌握车流量；其中8 个安装在人行道的两边当东西方向行走的盲人要过公路的时候，按下脉冲开关东西向行人道绿灯亮起，南北向主 干道红灯闪亮，推迟 10 秒复原原先的掌握系统；南北向脉冲开关对应东西向功能相同，另外两个脉冲开可以掌握车流量，当东西向主干道等待车量较多的时候，按下东西向掌握脉冲开关，

6、东西向主干道延长绿灯点亮时间到15 秒；东西向行人道绿灯也要对应延长；南北向脉冲开关对应东西向功能相同；3 流程图第三章可编程掌握器程序设计1 可编程掌握器挑选本次交通灯设计用的是来自 OMRON 的 CPM1A-30CDR-A 可编程掌握器产品规格： CPM1ACPU 单元 CPM1A 在编程环境等方面，它不仅具备了以往的小型 PLC 所具有的功能，尽可能使安装空间最小化，并实现了具有10 点-100 点输入输出点数的弹性构成；而且仍可连接可编程掌握终端，制造了尚无前例的敏捷运用；它不仅可以替代继电器掌握柜，就是作为小型掌握器或在传感器应用中，亦能适应生产现场不同的需求AC 电源输入，继电器

7、输出，能加扩展单元2十字路口交通灯模拟掌握时序图3 可编程掌握器 I/O 端口安排启动开关0000停止开关0001东西主干道绿灯1000东西主干道黄灯1001东西主干道红灯1002南北主干道绿灯1003南北主干道黄灯1004南北主干道红灯1005东西行人道绿灯南北行人道绿灯11001102东西行人道红灯南北行人道红灯11011103东西向绿灯推迟掌握按钮0004南北向绿灯推迟掌握按钮0005东西盲人脉冲按钮0003南北盲人脉冲按钮00024 程序梯形图5程序设计0LD 00001OR 203002AND-NOT 00013AND-NOT200004OUT 203005LD 203006AND-

8、NOT200017AND-NOT202138OUT 203019LD 2030110OR TIM 00511OR TIM 02712OR 2000013AND-NOT TIM 00214AND-NOT2021315AND-NOT 000116OUT 2000017TIM 000 #10018TIM 001 #12019TIM 002 #14020LD TIM 00221OR 2000122OR TIM 01823AND-NOT TIM 00524AND-NOT 000125AND-NOT2021326OUT 200127TIM 003 #10028TIM 004 #12029TIM 005 #

9、14030LD 000431OR 2021032AND-NOT 000033AND-NOT 000534AND-NOT 000135OUT 2021036LD 2021037AND 2021538OUT 2021239LD TIM 00540OR TIM 02741OUT 2021542LD 2021243OR 2021344AND-NOT 000145AND-NOT TIM 01846OUT 2021347TIM 016 #15048TIM 017 #17049TIM 018 #19050LD 000551OR 2021052AND-NOT 000153AND-NOT 000054AND-N

10、OT 000455OUT 2021056LD TIM 00257LD TIM 01858OUT 2021559LD TIM 2021060AND 2021561OUT 2021262LD 2021263OR 2021364AND-NOT 000165AND-NOT 02766OUT 2021367TIM 025 #15068TIM 026 #17069TIM 027 #19070LD 2000071AND-NOT TIM 00072LD 2021373AND-NOT TIM 01674OR LD75AND-NOT 000176OUT 2000277LD TIM 00078AND-NOT TIM

11、 00179LD TIM 01680AND-NOT TIM 01781OR LD82AND-NOT2000483AND-NOT 000184OUT 2000385TIM 006 #00286LD TIM 00687OR TIM 00888OR TIM 01089OR TIM 00990OR 2000491AND-NOT TIM 00792AND-NOT 000193OUT 2000494TIM 007 #00295LD 2000296OR 2000397AND-NOT 000198AND-NOT2000999OUT 1000100LD TIM 001101AND-NOT TIM 002102L

12、D TIM 017103AND-NOT TIM 018104OR LD105AND-NOT20009106AND-NOT 0001107OUT 1001108LD 20000109AND-NOT TIM 002110LD 20213111AND-NOT TIM 018112OR LD113AND-NOT20009114AND-NOT 0001115OUT 1103116LD20000117AND-NOT TIM 002118LD 20213119AND-NOT TIM 018120OR LD121AND-NOT20213122AND-NOT 0001123OUT 20015124LD 2001

13、5125OR 20014126AND-NOT 0001127OUT 1005128LD 20001129AND-NOT TIM 003130LD 20213131AND-NOT TIM 025132OR LD133AND-NOT 0001134OUT 20005135LD TIM 003136AND-NOT TIM 004137LD TIM025138AND-NOT TIM 026139OR LD140AND-NOT20004141AND-NOT 0001142OUT 20006143TIM 008 #002144LD 20005145OR 20006146AND-NOT20013147AND

14、-NOT 0001148OUT 1003149LD TIM 004150AND-NOT TIM 005151LD TIM 026152AND-NOT TIM 027153OR LD154AND-NOT 0001155AND-NOT20013156OUT 1101157LD 20001158AND-NOT TIM 005159LD 20213160AND-NOT TIM 027161OR LD162AND-NOT20013163AND-NOT 0001164OUT 1101165LD 20001166AND-NOT TIM 005167LD 20213168AND-NOT TIM 027169O

15、R LD170AND-NOT 0001171AND-NOT20009172OUT21000173LD 21000174OR 20011175AND-NOT 0001176OUT 1002177LD TIM 001178AND-NOT TIM 002179LD TIM 017180AND-NOT TIM 018181OR LD182AND-NOT20004183AND-NOT 0001184OUT 20007185TIM 009 #002186LD TIM 004187AND-NOT TIM 005188LD TIM 026189AND-NOT TIM 027190OR LD191AND-NOT

16、20004192AND-NOT 0001193OUT 20008194TIM 010 #2195LD 20007196OR 20003197OR 20002198OR 20013199AND-NOT 0001200OUT 1100201LD 20008202OR 20005203OR 20006204OR 20009205AND-NOT 0001206OUT 1102207LD 0002208OR 20009209AND-NOT TIM 011210OUT 20009211TIM 011 #100212LD 20009213AND-NOT20010214OUT 20011215TIM 012

17、#010216LD TIM 012217OR TIM 015218OR 20010219AND-NOT TIM 013220OUT 20010221TIM 013 #010222LD 0003223OR 20013224AND-NOT TIM 014225OUT 20013226TIM 014 #100227LD 20013228AND-NOT20010229OUT 20014230TIM 015 #010231END215216217218219220221222223224225第四章总结1难点分析本程序在设计过程遇到了一些难点我把它整理了一下发觉有以下几个问题；1 1 行人道红绿灯和主干

18、道红绿灯的对应关系由于实际的红绿灯掌握中行人道的红绿灯和主干道的红绿灯是有这肯定的对应关系的，所以在编程前肯定要理清它们，这样有利于在编程时简化程 序、削减 PLC不必要的运算；1 2 盲人脉冲按键按下时要实现功能的同时不影响和它没关系的主干道盲人在东西南北的行人道同时通过十字路口的情形不会常常显现，可以说是非少的，假如我们要把盲人脉冲分开东西掌握和南北掌握使他不影响和它没关系的主干道就可以使车辆行走更加通顺削减车辆堵塞的情形；要实现这样的功能就要在脉冲按键按下时不影响他们的计时程序只在对应的主干道红绿灯输出程序上进行插入常闭继电器以此把输出程序断开1 3 手动车流掌握按键的掌握方式手动车流掌

19、握按键是对相应的主干道绿灯延长的进行掌握，但不能使它在按下时使转变当时的红绿灯显示情形，如现在是南北红灯东西绿灯时按下南北绿灯延长按键就不能使它变成南北绿灯东西红灯；这就涉及到了一个恳求和响应的关系；1 4 交通灯的闪亮交通灯绿灯在实际运行中是要经过闪耀的，所以在设计程序中也要加入 这个功能，参考了一些 PLC的交通灯程序介绍时发觉 PLC中有一些继电器可以实现闪耀这些继电器也就是PLC 内部的功能继电器，这是一种硬件实现功能的方法，虽然程序可以削减但比较死板闪耀频率不能掌握；由于对PLC 内部的功能继电器不太熟识（不同型号的PLC 内部功能继电器编号也不一样）我想了一个用程序实现的方法（程序

20、段在第86 条第 94 条指令之间），此方法可以说是软件实现功能的方法，虽然程序加长了但闪耀频率可以掌握比较敏捷；2 调试错误与修改方法经过设计，想一次性把程序完成是特别难的，在调试中就显现了不少的错误；刚开头的时候把程序写进去然后运行却发觉有些灯亮不起来而且在完成了一个周期后就循环不起来了；那时真的不知道从哪里入手，只好一条一条地检查才发觉了一条指令把常闭写成了输出真正的输出口就没有收到信号了；灯虽然是亮了但仍旧循环不起来；从梯形图又认真的看了一次却看不出什么问题出来；突然想起来编程器仍可以进行监控于是再在运行的同时进行监控，于是发觉了在程序的第一周期一切都运行正常但再运行下去的时候其次周期

21、就再没有反应了，包括里面的帮助继电器，最终发觉原先是程序前面没有并上完成这个循环的继电器号；后来就这样把加上其他功能显现的错误也找出来了；虽然找错误是一个枯燥无味的工作，但只要你耐心的去做的话，你确定能学到有用的动 西；3 PLC 智能化掌握交通灯的方法传统的十字路口交通掌握灯，通常是事先经过交通流量的调查，运用统计的方 法将两个方向红绿灯的延时预先设置好；然而实际上交通流量的变化往往是不 确定的，有的路口在不同的时段甚至可能产生很大的差异；即使是经过长期运 行、适用的方案，仍旧会发生这样的现象：绿灯方向几乎没有什么车辆，而红 灯方向却排着长队等候通过；这种流量变化的偶然性是无法建立精确模型的

22、， 统计的方法已不能适应迅猛进展的交通现状，需要有一种能够依据流量变化情 况自适应掌握的交通灯；而模糊掌握恰恰具有这方面的优势；此系统就是应用 可编程序掌握器 PLC对十字路口交通掌握灯实现模糊掌握传统的十字路口交通掌握灯，通常是事先经过交通流量的调查，运用统计的方法将两个方向红绿灯 的延时预先设置好；然而实际上交通流量的变化往往是不确定的，有的路口在 不同的时段甚至可能产生很大的差异；即使是经过长期运行、适用的方案，仍 然会发生这样的现象：绿灯方向几乎没有什么车辆，而红灯方向却排着长队等 候通过；这种流量变化的偶然性是无法建立精确模型的，统计的方法已不能适 应迅猛进展的交通现状，需要有一种能

23、够依据流量变化情形自适应掌握的交通 灯；而模糊掌握恰恰具有这方面的优势；此系统就是应用可编程序掌握器PLC对十字路口交通掌握灯实现模糊掌握此掌握系统的输入量是指十字路口各方向上车辆数的动态变化量；详细由传感器采集后送入可编程序掌握器；在十字路口的四个方向E、S、W、N 的近端J斑马线邻近 和远端 Y 距斑马线约 100M 处各设置一个传感器，分别统计通过该处的车辆数；为了实现模糊掌握，需要将绿灯时间分为两部分：其一是固定的 10 秒作为路口车辆状态参数的采集时间t1；其二是依据两个方向车辆流量变化进行模糊决策的延时t2；然后通过传感器采集后的排队等候的车辆数送往PLC 进行模糊推理运算得出推迟

24、时t2，最终由 t1 和 t2 来实现对十字路口车流量的敏捷掌握；4 收成与体会经过一个多月的艰苦奋斗，设计成果最终要出来了，我才松了一口气，俗语说： “万事开头难； ”这话一点也不假，回想起初确定这个，仍是挺茫然的；不知怎下手；最终采纳了先采集资料、进行实际考察后设计的方法；查找资料也是一件繁琐的事情，虽说网上有资料但要找到一些真正有用的资料也不是一件简洁的事，需要耐心查找；好了最终到了设计的时候了，花了整整十几天，最终完成了设计，不过调试的时候却发觉结果和想的有所不同，通过监控和修改才得出了需要的设计；这次的设计让我们增长了实践技能，仍增加了有关交通学问，这些对于我们真是受益匪浅；最终，我

25、们觉得，不见风雨，怎么能见彩虹呢？我把体会用十个字概括：天下无难事，只怕有心人一次又一次的学习，探究又，我们渐渐地在体会，讨论和感悟，最终开头领悟到将近胜利的那一份欢乐，从撰写开报告，查找资料，程序设计，到整理每一个次的调试，我们学会了细心和耐心，也品尝到了酸、甜、苦、辣，很多的胜利与失败更加确定了我们的讨论成果；爱好是自发形成的，而默契是渐渐培育出来的；当前的社会，科技快速进展，学问更新速度大大加快，只有我们共同去探究，用自己的双手去战胜每一片天空，用我们新的力气去打造一片创新的领域；版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理；版权为潘宏亮个人全部This article

26、 includes some parts, including text,pictures, and design. Copyright is Pan Hongliangs personalownership.用户可将本文的内容或服务用于个人学习、讨论或观赏，以及其他非商业性或非盈利性用途，但同时应遵守著作权法及其他相关法律的规定，不得侵害本网站及相关权益人的合法权益；除此以外，将本文任何内容或服务用于其他用途时，须征得本人及相关权利人的书面许可，并支付酬劳；Users may use the contents or services of this article for personal

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